BADANIE WPŁYWU TEMPERATUR WYSTĘPUJĄCYCH W CZASIE POŻARU ORAZ SZOKOWEGO CHŁODZENIA NA PRZYCZEPNOŚĆ STALI B500SP I BST500S DO BETONU



Podobne dokumenty
Badanie spadku przyczepności stali do betonu w warunkach termicznych pożarów

Porównawcze badania laboratoryjne przyczepności stali EPSTAL oraz stali klasy A do betonu w warunkach termicznych występujących w czasie pożaru

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Centrum Promocji Jakości Stali

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Badanie ustroju płytowosłupowego w sytuacji wystąpienia katastrofy postępującej.

Zoja BEDNAREK Paweł OGRODNIK Daniel PIENIAK. 1. Wstęp. 1. Introduction

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. mgr inż. Magdalena Piotrowska Centrum Promocji Jakości Stali

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

BADANIA OSIOWEGO ROZCIĄGANIA PRĘTÓW Z WYBRANYCH GATUNKÓW STALI ZBROJENIOWYCH

Stal zbrojeniowa EPSTAL

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Badanie ustroju płytowosłupowego. wystąpienia katastrofy postępującej.

2. Badania doświadczalne w zmiennych warunkach otoczenia

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

biuletyn stal zbrojeniowa o podwyższonej ciągliwości ze znakiem

Jak projektować odpowiedzialnie? Kilka słów na temat ciągliwości stali zbrojeniowej. Opracowanie: Centrum Promocji Jakości Stali

Raport z badań betonu zbrojonego włóknami pochodzącymi z recyklingu opon

Badanie wpływu plastyczności zbrojenia na zachowanie się dwuprzęsłowej belki żelbetowej. Opracowanie: Centrum Promocji Jakości Stali

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Badanie ustroju płytowosłupowego. wystąpienia katastrofy postępującej.

Praktyczne aspekty wymiarowania belek żelbetowych podwójnie zbrojonych w świetle PN-EN

Oddziaływanie membranowe w projektowaniu na warunki pożarowe płyt zespolonych z pełnymi i ażurowymi belkami stalowymi Waloryzacja

METODY BADAŃ I KRYTERIA ZGODNOŚCI DLA WŁÓKIEN DO BETONU DOŚWIADCZENIA Z BADAŃ LABORATORYJNYCH

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Badanie ustroju płytowosłupowego. wystąpienia katastrofy postępującej.

KILKA SŁÓW NA TEMAT CIĄGLIWOŚCI STALI ZBROJENIOWEJ

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

CZTEROKULOWA MASZYNA TARCIA ROZSZERZENIE MOŻLIWOŚCI BADAWCZYCH W WARUNKACH ZMIENNYCH OBCIĄŻEŃ

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. mgr inż. Magdalena Piotrowska Centrum Promocji Jakości Stali

Zachowanie stropów stalowych i zespolonych w warunkach pożarowych Weryfikacja metody w nowych badaniach ogniowych

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

POŁĄ ŁĄCZENIA KONSTRUKCJI STALOWYCH Z BETONOWYMI. Marian Bober

Wpływ zanieczyszczenia torowiska na drogę hamowania tramwaju

PaleZbrojenie 5.0. Instrukcja użytkowania

Probabilistyczny opis parametrów wytrzymałościowych stali zbrojeniowej EPSTAL i eksperymentalne potwierdzenie ich wartości

TRANSCOMP XV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

DWUTEOWA BELKA STALOWA W POŻARZE - ANALIZA PRZESTRZENNA PROGRAMAMI FDS ORAZ ANSYS

WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI WYTRZYMAŁOŚCIOWE TAŚM KOMPOZYTOWYCH Z WŁÓKIEN WĘGLOWYCH

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2012. Żebrowana stal w kręgach B500B do zbrojenia betonu WARSZAWA

Nowe specyfikacje techniczne dla robót mostowych

NOWE METODY BADANIA KONSYSTENCJI MIESZANKI BETONOWEJ

WYMAGANIA MATERIAŁOWE DLA STALI ZBROJENIOWEJ WEDŁUG OBOWIĄZUJĄCYCH NORM W KONTEKŚCIE PROJEKTOWANIA MOSTÓW

Badania porównawcze belek żelbetowych na ścinanie. Opracowanie: Centrum Promocji Jakości Stali

ZMIENNOŚĆ SORPCYJNOŚCI BETONU W CZASIE

BADANIA PORÓWNAWCZE PAROPRZEPUSZCZALNOŚCI POWŁOK POLIMEROWYCH W RAMACH DOSTOSOWANIA METOD BADAŃ DO WYMAGAŃ NORM EN

Akademia Morska w Szczecinie. Wydział Mechaniczny

MODUŁ SPRĘŻYSTOŚCI BETONÓW NA KRUSZYWIE GRANITOWYM W ŚWIETLE BADAŃ DOŚWIADCZALNYCH

Probabilistyczny opis parametrów wytrzymałościowych stali EPSTAL i eksperymentalne potwierdzenie ich wartości

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI MATERIAŁU NA GRUBOŚĆ POWŁOKI PO ALFINOWANIU

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 2014 Seria: TRANSPORT z. 82 Nr kol. 1903

11. PRZEBIEG OBRÓBKI CIEPLNEJ PREFABRYKATÓW BETONOWYCH

BADANIA WYTRZYMA OŒCI NA ŒCISKANIE PRÓBEK Z TWORZYWA ABS DRUKOWANYCH W TECHNOLOGII FDM

OBLICZENIOWA OCENA NOŚNOŚCI ELEMENTÓW KONSTRUKCJI ZESPOLONYCH STALOWO-BETONOWYCH W WARUNKACH OBCIĄŻEŃ POŻAROWYCH W UJĘCIU PN - EN :2008

MASZYNA MT-1 DO BADANIA WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNYCH ZE ZMIANĄ NACISKU JEDNOSTKOWEGO

Tok postępowania przy projektowaniu fundamentu bezpośredniego obciążonego mimośrodowo wg wytycznych PN-EN Eurokod 7

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

Eksperymentalne badania przyczepności kompozytowego zbrojenia bazaltowego (BFRP) do betonu

Projektowanie konstrukcji stalowych z uwagi na warunki pożarowe według Eurokodu 3

WYTRZYMAŁOŚĆ RÓWNOWAŻNA FIBROBETONU NA ZGINANIE

DOŚWIADCZALNE OKREŚLANIE NOŚNOŚCI BELEK STALOWO-BETONOWYCH ZESPOLONYCH ZA POMOCĄ ŁĄCZNIKÓW NIESPAWANYCH

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 16/15. MICHAŁ PIEŃKO, Lublin, PL ALEKSANDER ROBAK, Lublin, PL

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2011. Stalowe pręty i walcówka żebrowana CELSTAL B500SP do zbrojenia betonu WARSZAWA

Badania doświadczalne wielkości pola powierzchni kontaktu opony z nawierzchnią w funkcji ciśnienia i obciążenia

Materiałowe i technologiczne uwarunkowania stanu naprężeń własnych i anizotropii wtórnej powłok cylindrycznych wytłaczanych z polietylenu

Katalog SAS 670 / 800 Ø mm Catalogue SAS 670 / 800 Ø mm SAS SYSTEMS

WPŁYW WARUNKÓW UTWARDZANIA I GRUBOŚCI UTWARDZONEJ WARSTEWKI NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE ŻYWICY SYNTETYCZNEJ

WYBRANE ZAGADNIENIA WYTRZYMAŁOŚCI POŁĄCZEŃ SPAWANYCH I KLEJOWYCH STALI KONSTRUKCYJNEJ S235JR

Wykorzystanie metody funkcji transformacyjnych do analizy nośności i osiadań pali CFA

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2010. Zgrzewane siatki stalowe B500B - RUNOWO do zbrojenia betonu WARSZAWA

Symulacja numeryczna odporności ogniowej słupa współpracującego ze ścianą ogniową dla hali magazynowej

Angelika Duszyńska Adam Bolt WSPÓŁPRACA GEORUSZTU I GRUNTU W BADANIU NA WYCIĄGANIE

BADANIA SKURCZU LINIOWEGO W OKRESIE KRZEPNIĘCIA I STYGNIĘCIA STOPU AlSi 6.9

WYKORZYSTANIE MES DO WYZNACZANIA WPŁYWU PĘKNIĘCIA W STOPIE ZĘBA KOŁA NA ZMIANĘ SZTYWNOŚCI ZAZĘBIENIA

ZASADY OBLICZANIA NOŚNOŚCI RAM STALOWYCH W ZALEŻNOŚCI OD SCENARIUSZA POŻARU

WPŁYW OBRÓBKI TERMICZNEJ ZIEMNIAKÓW NA PRĘDKOŚĆ PROPAGACJI FAL ULTRADŹWIĘKOWYCH

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2011. Stalowe pręty żebrowane B500B do zbrojenia betonu WARSZAWA

Oddziaływanie membranowe w projektowaniu na warunki pożarowe płyt zespolonych z pełnymi i ażurowymi belkami stalowymi Waloryzacja

Zasady projektowania systemów stropów zespolonych z niezabezpieczonymi ogniochronnie drugorzędnymi belkami stalowymi. 14 czerwca 2011 r.

BADANIA CERTYFIKACYJNE NAKŁADEK WĘGLOWYCH CERTIFICATION RESEARCHES OF CARBON CONTACT STRIPS

KSZTAŁTOWANIE WYMAGAŃ WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH BETONU DO NAWIERZCHNI

ZASTOSOWANIE MIKROPROCESOROWEGO REJESTRATORA DO POMIARU TEMPERATURY W PIECU KONWEKCYJNO-PAROWYM

BADANIA PRZYCZEPNOŚCI TWORZYWA EPY DO STALI W ŚRUBACH FUNDAMENTOWYCH ZAKOTWIONYCH W TYM TWORZYWIE

DIF SEK. Część 2 Odpowiedź termiczna

ANALIZA BELKI DREWNIANEJ W POŻARZE

WPŁYW PARAMETRÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ TAŚM ZE STALI X6CR17 NA ICH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I STRUKTURĘ

Czynniki decydujące o właściwościach i trwałości strunobetonowych podkładów kolejowych

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU HAMOWANIA SAMOCHODU OSOBOWEGO W PROGRAMIE PC-CRASH

SAS 670/800. Zbrojenie wysokiej wytrzymałości

OBCIĄŻENIA TERMICZNE W ZESPOLONYCH DŹWIGARACH MOSTOWYCH THERMAL LOADS IN BRIDGE COMPOSITE STRUCTURES

ODPORNOŚĆ BETONÓW SAMOZAGĘSZCZALNYCH NA BAZIE CEMENTU ŻUŻLOWEGO (CEM III) NA DZIAŁANIE ŚRODOWISK ZAWIERAJĄCYCH JONY CHLORKOWE

WPŁYW GEOMETRII ORAZ POŁOŻENIA ZBROJENIA W CZASIE BETONOWANIA NA PRZYCZEPNOŚĆ W BETONACH WYSOKOWARTOŚCIOWYCH

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2012. Zgrzewane siatki stalowe B500A do zbrojenia betonu WARSZAWA

Optymalizacja konstrukcji wymiennika ciepła

Politechnika Białostocka

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

Badania nośności kasztów drewnianych. 1. Wprowadzenie PROJEKTOWANIE I BADANIA

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

WPŁYW TECHNICZNEGO UZBROJENIA PROCESU PRACY NA NADWYŻKĘ BEZPOŚREDNIĄ W GOSPODARSTWACH RODZINNYCH

WPŁYW ZAMROŻENIA MŁODEGO BETONU NA JEGO W ŁAŚCIW OŚCI PO 28 DNIACH DOJRZEWANIA

Ekonomiczne, ekologiczne i technologiczne aspekty stosowania domieszek do betonu. prof. dr hab. inż. Jacek Gołaszewski

REGULAMIN OGÓLNOPOLSKIEGO KONKURSU POWER CONCRETE 2018

Politechnika Białostocka

Tomasz Wiśniewski

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Transkrypt:

by Wydawnictwo CNBOP-PIB BiTP Vol. 29 Issue 1, 2013, pp. 67-73 st. bryg. w st. spocz. prof. dr hab. inż. Zoja BEDNAREK 1 st. kpt. dr inż. Paweł OGRODNIK 1 mł. bryg. dr inż. Renata KAMOCKA-BRONISZ 1 mł. bryg. mgr inż. Sławomir BRONISZ 1 BADANIE WPŁYWU TEMPERATUR WYSTĘPUJĄCYCH W CZASIE POŻARU ORAZ SZOKOWEGO CHŁODZENIA NA PRZYCZEPNOŚĆ STALI B500SP I BST500S DO BETONU Study of fire temperatures and shock cooling influence on the bond strength between steel B500SP and BSt500S to concrete Streszczenie Artykuł prezentuje wyniki badań wpływu temperatur występujących podczas pożaru na przyczepność stali do betonu oraz oszacowanie tego wpływu na spadek przyczepności. W pracy przedstawiono wyniki badań przyczepności stali żebrowanej B500SP oraz BSt500S do betonu C30/37 w warunkach popożarowych (badanie na zimno ) z uwzględnieniem różnych warunków stygnięcia w tym szokowego chłodzenia wodą w czasie akcji gaśniczych konstrukcji oraz w trakcie trwania pożaru (badanie na gorąco ). We wszystkich przebadanych przypadkach stwierdzono znaczący spadek przyczepności na skutek oddziaływania wysokich temperatur. Przedmiot badań jest ściśle związany z bezpieczeństwem konstrukcji budowlanych w czasie trwania pożaru, jak i z oceną ich dalszego użytkowania po przebytym pożarze w wyniku prowadzenia działań gaśniczych. Badania realizowano w ramach projektu pt. Innowacyjne środki i efektywne metody poprawy bezpieczeństwa i trwałości obiektów budowlanych i infrastruktury transportowej w strategii zrównoważonego rozwoju POIG.01.01.02-10-106/09-01. Summary The paper presents results from the research of fire temperatures influence on steel-concrete bond and the estimation of this influence on bond reduction. In this paper the bond test results for ribbed steel B500SP and BSt500S to C30/37 concrete in the after-fire conditions ( cold test ) including various cooling conditions - therein shock cooling by water in the course of construction extinguishing actions and in the fire ( hot test ) has been described. In all studied cases a significant reduction of bond was stated as a result of high temperatures. The research subject is closely related to the construction structures safety during the fire and the after-fire construction structures usability resulting from conducted extinguishing actions. The research has been carried out as part of project: Innovative measures and effective methods of improving the safety and the durability of buildings and transport infrastructure in the sustainable development strategy POIG.01.01.02-10-106/09-01. Słowa kluczowe: badanie przyczepności, konstrukcje żelbetowe, spadek przyczepności, temperatury pożarowe, szokowe chłodzenie; Keywords: bond test, reinforced concrete, bond reduction, fire temperatures, shock cooling; 1. Wprowadzenie 1 Podstawowym czynnikiem wiążącym beton ze stalą w konstrukcjach żelbetowych i sprężonych jest przyczepność pomiędzy betonem a stalą. Problemy związane z warunkami współpracy betonu i stali 1 Zakład Mechaniki Stosowanej, Szkoła Główna Służby Pożarniczej w Warszawie; każdy ze współautorów wniósł równy wkład merytoryczny w powstanie artykułu (po 25%). w konstrukcjach żelbetowych były badane i analizowane od dawna. U podstaw zjawiska przyczepności leży szereg czynników, do których należy między innymi: chemiczne związanie materiałów, adhezja (sklejenia) powstająca w warstwach stykowych, tarcie, które jest proporcjonalne do nacisku wywieranego przez beton [5,6]. Jednym z ważnych czynników wpływających na przyczepność jest zazębienie mechanicz- 67

ne, tym większe, im większa jest chropowatość powierzchni pręta stalowego. Szacuje się, że w przypadku prętów żebrowanych zazębienie mechaniczne stanowi 70% całkowitej przyczepności [3,4]. W prętach żebrowanych scenariusz zniszczenia przyczepności jest bardziej złożony niż w przypadku prętów gładkich, zostało to przedstawione na ryc. 1 [7]. W przypadku tym przemieszczenie warstwy granicznej wynika z mikropęknięć w warstwie najbliższej prętowi i z kruszenia betonu na czołach żeber. Wynikają z tego podstawowe różnice między gładkimi prętami, w których głównym czynnikiem jest odspojenie betonu od pręta, natomiast w prętach żebrowanych największą rolę odgrywa zniszczenie betonowej otuliny wywołane mikropęknięciami i kruszeniem. Ryc. 1. Różne mechanizmy zniszczenia przyczepności: a dla prętów żebrowanych, b dla prętów gładkich [7] Fig. 1. The various mechanics of bond destroy: a for ribbed bars, b for smooth bars [7] Z drugiej jednak strony istnieją pewne podobieństwa w zniszczeniu przyczepności. Można przyjąć, że przyczepność we wszystkich przypadkach wywołują te same mechanizmy, lecz mają one różne wartości. 2. Materiał i metodyka wykonania badań 2.1 Próbki do badań Do wykonania próbek został użyty beton zwykły klasy C30/37 na cemencie portlandzkim. Szczegółowy skład mieszanki betonowej został przedstawiony w tabeli 1. Próbki do badań zostały wykonane z dwóch różnych gatunków żebrowanej stali zbrojeniowej B500SP oraz BSt500S. Stale te różnią się kształtem powierzchni użebrowania. Zgodnie z Eurokodem 2 stal zbrojeniową gatunku BSt500S można zakwalifikować do klasy B, natomiast stal gatunku B500SP do klasy C. Porównanie wymagań normowych dla stali użytych do wykonania próbek podano w tabeli 2. Tabela 1. Skład mieszanki betonowej do wykonania próbek Table 1. The composition of concrete mix for manufacturing the samples Rodzaj składnika Ilość składnika [kg/m 3 ] Piasek wiślany (0-2 mm) 989 Cement CEM I35R 335 Żwir (2-8 mm) 1105 Woda 117 Domieszka Chrysto Fluid Premia 190 Próbki do badań na zimno wykonano w formie walca o średnicy 100 mm i wysokości 150 mm. W środkowej części próbki na styku pręta stalowego i betonu oraz na zewnętrznej powierzchni próbki rozmieszczono termopary. Cienki kanalik do wprowadzania termopary wykonano w próbce w czasie betonowania. Całkowita wysokość próbki wraz z prętem zbrojeniowym wynosi 720 mm. Po zabetonowaniu próbki przebywały w formach przez 48 h, następnie zostały one przeniesione na 28 dni do komory klimatycznej. Po tym okresie próbki przeniesiono do laboratorium, gdzie w temperaturze około 20 C przechowywano je przez trzy miesiące. Tabela 2. Wymagania normowe stali użytej do wykonania próbek [8] Table 2. The standard requirements of steel used for manufacturing the samples [8] Gatunek Stali BSt500S B500SP Parametr f yk [MPa] 500 500 f yd [MPa] 420 420 f tk [MPa] 550 575 ε uk 5% 8% Stosunek f tk / f yk [-] >1.08 1.15 f tk / f yk 1.35 Obciążenia cykliczne 2x10 6 cykli 2x10 6 cykli Spajalność Spajalna Spajalna W przypadku próbek do badania na gorąco średnica betonowej otuliny próbek została zmniejszona do 70 mm, co miało na celu szybsze wyrównanie temperatury na zewnętrznej powierzchni otuliny betonowej i na styku betonu oraz stali. Pozostałe wymiary próbki oraz rozmieszczenie termopar są identyczne jak próbki do badań na zimno. Przyczepność stali do betonu ma istotne znaczenie szczególnie w przypadku konstrukcji sprężonych. Wpływ przyczepności na bezpieczeństwo konstrukcji w warunkach ekstremalnych pożarów 8 68

nie podlega dyskusji. Istotne znaczenie ma również ocena spadku współpracy zbrojenia i betonu przy ocenie przydatności do dalszej pracy konstrukcji po pożarze. Autorzy uważali, że stosowane powszechnie w czasie akcji gaśniczej szybkie (szokowe) chłodzenie konstrukcji betonowych zimną wodą, może mieć niekorzystny wpływ na przyczepność. Biorąc pod uwagę powyższe, program badań obejmował: y badanie przyczepności na gorąco, w czasie wzrostu temperatury na stanowisku badawczym, y badanie na zimno po powolnym ostygnięciu próbek w warunkach naturalnych, ybadanie na zimno po szokowym stygnięciu próbek w zimnej wodzie. 2.2 Badania na zimno w różnych warunkach stygnięcia konstrukcji Podstawowym trzonem stanowiska do wykonania badań na zimno jest średniotemperaturowy piec komorowy typu PK 1100/5. Piec wyposażony jest w sterownik temperatury, który za pomocą komputera PC i specjalnego oprogramowania pozwala na zaplanowanie dowolnych rozkładów temperatur (ryc. 2). W badaniach przyjęto rozkład temperatur w płycie betonowej na głębokości 15 mm od powierzchni ogrzewanej podczas normowego pożaru. Założony w badaniu rozkład temperatur został przedstawiony na ryc. 3a. Dla tak przygotowanych próbek rozpoczęto proces grzewczy, po osiągnięciu założonej temperatury od 400 C do 800 C z odstępami wynoszącymi 50 C na przyjętym rozkładzie utrzymywano ją na stałym poziomie przez okres 30 minut. W tym czasie występowało wyrównanie temperatury na powierzchni próbki oraz na styku stali i betonu (ryc. 3b). Po wyjęciu próbek z pieca część z nich chłodzono szokowo w pojemniku z zimną wodą. Druga część próbek ostygała w sposób naturalny w piecu przez 24 godziny do osiągnięcia temperatury pokojowej. Badania przyczepności przeprowadzono na maszynie wytrzymałościowej, stosując metodę wyciągania pręta z próbki (pull-out bond test). W badaniu wyznaczono maksymalną siłę niezbędną do przesunięcia pręta w betonie. Ryc. 3a. Założony w badaniach rozkład temperatur z zaznaczonym czasem ogrzewania Fig. 3a. The temperature distribution assumed for tests with heating time marked Ryc. 2. A) Przekrój próbki do badań, B) Widok pieca PK 1100/5 gdzie: 1 termopara wewnętrzna, 2 termopara wewnętrzna, 3 kanalik do wprowadzenia termopary Fig. 2. A) The section of specimen for tests, B) The view of the PK 1100/5 furnance whereas: 1 internal thermocouple, 2 internal thermocouple, 3 channel for the thermocouple Po umieszczeniu próbek w piecu zamocowane zostały termoelementy pomiarowe na zewnętrznej powierzchni próbki, a także na styku betonu i stali w wykonanym wcześniej kanaliku. W czasie badań mierzono również temperaturę w środowisku pieca w otoczeniu próbek. Za podstawę w badaniach została przyjęta krzywa normowa temperatura-czas. Ryc. 3b. Przykładowy rozkład temperatur uzyskany w czasie badania na zimno Fig. 3b. The temperature distribution example obtained during cold test 2.3 Badania na gorąco W celu porównania spadku przyczepności w badaniach na gorąco oraz na zimno w jednako- 69

wych warunkach termicznych ustalono, że podstawowym rozkładem temperatur w badaniach na gorąco będzie rozkład występujący na styku pręta zbrojeniowego oraz betonu w środkowej części próbki [1,2]. Podstawowymi elementami stanowiska do badań na gorąco są: piec do wygrzewania próbek wraz ze sterownikiem, maszyna wytrzymałościowa, układ pomiarowy temperatury oraz układ rejestracyjny, co zostało przedstawione na ryc. 4. Ryc. 5. Schemat badania na gorąco oraz określenia T kr 1 Rozkład temperatury w miejscu styku pręta z betonem, 2 Wykres siły wyciągającej pręt z betonu Fig. 5. Hot test diagram and determination of T kr 1 The temperature distribution on the steel-concrete contact surface, 2 The chart of force pulling the rebar from the concrete Ryc. 4. A) Próbka do badań na gorąco, B) Piec wraz z maszyną wytrzymałościową, C) Układ pomiarowy temperatury Fig. 4. A) The sample for hot tests, B) The furnance with strength testing machine, C) Temperature measurement system Wykorzystywany w badaniach na gorąco piec oznaczony symbolem P1000 został zainstalowany na wysięgniku maszyny wytrzymałościowej FPZ 100/1 (ryc. 4B). Część roboczą pieca tzw. muflę stanowi komora cylindryczna wykonana ze stali żaroodpornej. W celu ustabilizowania pracy pieca i możliwości jego rozgrzewania do temperatury 1000ºC w układzie sterującym został zainstalowany generator mocy. Podstawowym elementem pozwalającym sterować mocą pieca jest Programator PSP 1 wraz z komputerem pomiarowym i oprogramowaniem ThermoPro. Rejestracja mierzonych wartości odbywa się za pomocą komputera klasy PC z kartą pomiarową PCL818HG firmy Advantech. Celem badania było ustalenie temperatury krytycznej T kr, przy której następowała utrata siły przyczepności odpowiadająca stałej sile obciążającej próbkę. W czasie badania próbki były obciążone stałą siłą utrzymywaną w czasie próby. Jednocześnie ogrzewano próbkę zgodnie z przyjętym rozkładem temperatura-czas. Schemat badań na gorąco został przedstawiony na (ryc. 5). Przed wykonaniem badań na zimno i na gorąco wykonano badania wstępne w celu wyznaczenia siły przyczepności w temperaturze normalnej 20 C. yw przypadku badań na gorąco badania wstępne polegały na wyznaczeniu siły przyczepności w temperaturze normalnej 20 C w celu ustalenia stałych obciążeń w czasie badań. ybadanie podstawowe. Po zamocowaniu termoelementów pomiarowych na zewnętrznej powierzchni próbki oraz na styku stali z betonem próbkę umieszczano w piecu i zamontowano na maszynie wytrzymałościowej FPZ100/1. Następnie obciążano stałą siłą wynoszącą odpowiednio 13 kn, 17 kn i 22kN, co odpowiada poziomowi naprężeń około 0,3f yk, 0,4f yk i 0,5f yk. Po przygotowaniu w ten sposób układu pomiarowego rozpoczynano proces grzewczy zgodnie z założoną krzywą temperatura-czas. Za moment utraty przyczepności uznawano przesunięcie pręta w stosunku do betonu, które powodowało nagły spadek siły na maszynie wytrzymałościowej. 3. Wyniki badań W badaniach na zimno w sumie wykorzystano 280 próbek po 70 w każdej grupie. Przed przystąpieniem do badań podstawowych przebadano przyczepność stali zbrojeniowych do betonu w temperaturze normalnej 20 C [1]. Zgodnie z planem eksperymentu próbki wygrzewano w zakresie temperatur od 400 C do 800 C, po 7 próbek w każdym z zakresów temperatury. W tabeli 3. przedstawiono porównanie wyników badań przyczepności stali B500SP do betonu C30/37 po chłodzeniu szokowym oraz naturalnym. W tabeli 4. przedstawiono porównanie wyników badań przyczepności stali BSt500S do betonu C30/37 po chłodzeniu szokowym oraz naturalnym. 70

Tabela 3. B500SP do betonu C30/37 po chłodzeniu szokowym (S) i naturalnym (N) Table 3. Comparing the bond tests results of steel B500SP to C30/37 concrete after shock (S) and natural (N) cooling Temp. N (S) [kn] (S) (N) [kn] (N) 20 7 31,98 0,00 31,98 0,00 400 7 31,40 1,81 31,88 0,31 450 7 30,80 3,69 31,66 1,00 500 7 27,76 13,20 30,82 3,63 550 7 20,24 36,71 25,58 20,01 600 7 13,42 58,04 17,82 44,28 650 7 11,46 64,17 13,66 57,29 700 7 6,98 78,17 9,00 71,86 750 7 5,18 83,80 7,06 77,92 800 7 2,92 90,87 5,34 83,30 Tabela 4. BSt500S do betonu C30/37 po chłodzeniu szokowym (S) i naturalnym (N) Table 4. Comparing the bond tests results of steel BSt500S to C30/37 concrete after shock (S) and natural (N) cooling Temp. N Siła (S) [kn] (S) (N) [kn] (N) 20 7 31,04 0,00 31,04 0,00 400 7 30,16 2,84 30,30 2,38 450 7 30,12 2,96 30,34 2,26 500 7 26,56 14,43 29,72 4,25 550 7 19,14 37,50 22,22 28,41 600 7 11,46 63,08 15,32 50,64 650 7 10,30 66,62 11,82 61,92 700 7 5,60 81,96 6,46 79,19 750 7 3,72 88,02 5,14 83,44 800 7 2,16 93,04 3,80 87,76 Opracowane graficznie wyniki badań na zimno przedstawiono na rycinach 6. oraz 7. Przedstawiono wartości średnie oraz różnice występujące w obydwu sposobach ochładzania próbek. Procentowy spadek przyczepności liczono w stosunku do badanej przyczepności w temperaturze normalnej (20 C). Wyniki badań na gorąco zostały opracowane w formie wykresów (ryc. 8 oraz ryc. 9) oraz przedstawione w tabelach 5 i 6 w porównaniu z wynikami w badaniu na zimno z chłodzeniem naturalnym. Ryc. 6. Wykres porównawczy przyczepności stali B500SP do betonu C30/37 po chłodzeniu naturalnym (N) i szokowym(s) Fig. 6. The comparing chart of steel bond B500SP to C30/37 concrete after natural (N) and shock (S) cooling Ryc. 7. Wykres porównawczy przyczepności stali BSt500S do betonu C30/37po chłodzeniu naturalnym (N) i szokowym(s) Fig. 7. The comparing chart of steel bond BSt500S to C30/37 concrete after natural (N) and shock (S) cooling Tabela 5. B500SP w badaniu na gorąco oraz na zimno przy chłodzeniu naturalnym (N) Table 5. Comparing the bond tests results of steel B500SP in hot test and cold test during natural (N) cooling Poziom Naprężeń [kn] Krytyczna krytyczna przy badaniach na zimno 0,3f yk 13 443 594 0,4f yk 17 352 573 0,5f yk 22 287 532 71

Tabela 6. BSt500S w badaniu na gorąco oraz na zimno przy chłodzeniu naturalnym (N) Table 6. Comparing the bond tests results of steel BSt500S in hot test and cold test during natural (N) cooling Poziom Naprężeń [kn] Krytyczna krytyczna przy badaniach na zimno 0,3f yk 13 391 584 0,4f yk 17 312 562 0,5f yk 22 247 521 Ryc. 8. Średnia wartość temperatury krytycznej T kr odpowiadająca utracie siły przyczepności w badaniu na gorąco Stal B500SP Fig. 8. The average value of the critical temperature T kr equaling the drop of bond force in hot test Steel B500SP Ryc. 9. Średnia wartość temperatury krytycznej T kr odpowiadająca utracie siły przyczepności w badaniu na gorąco Stal BSt500S Fig. 9. The average value of the critical temperature T kr equaling the drop of bond force in hot test Steel BSt500S Na wykresach przedstawiono średnią wartość temperatury krytycznej T kr odpowiadającej utracie przyczepności stali do betonu. Dla każdego z założonych poziomych naprężeń przebadano po 11 próbek, w sumie w badaniach na gorąco wykorzystano 66 próbek. przedstawiona na wykresach odpowiada temperaturze mierzonej na styku betonu i stali. 4. Wnioski y analiza wyników badań na zimno wykazuje występowanie zauważalnego wzmożonego spadku przyczepności na skutek szokowego chłodzenia próbek betonowych dla obydwu przebadanych gatunków stali zbrojeniowej, y dla próbek ogrzanych do 450 C różnice spadku przyczepności występujące przy szokowym chłodzeniu oraz naturalnym stygnięciu próbek w badaniach na zimno są stosunkowo niewielkie; można zatem powiedzieć, że do temperatury 450 C sposób ochładzania konstrukcji ma niewielki wpływ na przyczepność stali do betonu, y po ogrzaniu próbek do około 500 C i powyżej występują znaczne różnice spadku przyczepności na skutek szokowego chłodzenia, w porównaniu do chłodzenia naturalnego, wynoszące do około 12,5% (stal BSt500S) oraz do około 16,5% (stal B500SP), y w przypadku stali BSt500S występuje nieco mniejsza przyczepność w porównaniu z B500SP oraz nieco większy spadek przyczepności w temperaturach pożarowych, co niewątpliwie jest związane z kształtem żeberek na powierzchni prętów, y w przypadku badań na gorąco, wraz ze wzrostem poziomu naprężeń w zbrojeniu maleje wartość temperatury krytycznej T kr odpowiadającej utracie przyczepności stali do betonu, y porównując badania przyczepności na gorąco we wszystkich przebadanych przypadkach, wartość temperatury krytycznej odpowiadająca utracie przyczepności jest mniejsza dla stali BSt500S. Największa różnica występuje w przypadku poziomu naprężeń 0,4f yk i wynosi 109 C, y porównanie wyników badań na gorąco i na zimno wykazuje znacznie wyższy spadek przyczepności w warunkach wysokich temperatur pożaru niż w przypadku ostygniętych próbek, co świadczy o częściowym nawrocie przyczepności prawdopodobnie na skutek tarcia. Literatura 1. Bednarek Z., Ogrodnik P., Kamocka-Bronisz R., Badanie wpływu szokowego chłodzenia na przyczepność stali żebrowanej do betonu C30/37, Zeszyty Naukowe SGSP, 2011, Nr 42, s. 63-74. 72

2. Bednarek Z., Ogrodnik P., Pieniak D., Laboratory method of evaluation of influence high temperatures on maintenance parameters of the reinforced concrete systems compounds, Maintenance and Reliability, 2010, No 3, pp. 67-78; Bednarek Z., Ogrodnik P., Badanie spadku przyczepności stali do betonu w warunkach termicznych pożarów, Budownictwo i Architektura, Politechnika Lubelska, Wydział Inżynierii Budowlanej i Sanitarnej, 2008, vol. 2, s. 5-18. 3. Chih-Hung C., Cho-Liang T., Time temperature analysis of bond strength of a raber after fire exposure, Cement and Concrete Research, 2003, No 33, pp. 1651-1654. 4. Fellinger J. H. H., Jołop A., Uijl D., Bond of pretensioned strands in fire exposed concrete, Bond in concrete from research to standards, Budapest 2002. 5. Gromysz K., Naprężenia przyczepności a długość zakotwienia prętów zbrojonych, Inżynieria i Budownictwo, 2004, Nr 12, s. 643-649. 6. Morley P. D., Royles R., Response of the bond in reinforcing at normal and high temperature, Magazine of Concrete Research, 1983, No 123, pp. 67-74. 7. Pędziwiatr J., Mnich M., Przyczepność stali do betonu badania doświadczalne a zastosowanie, XLVI Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej PAN i Komitetu Nauki PZiTB. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Krynica 2000. 8. Norma PN-H-93220:2006 Stal B500SP o podwyższonej ciągliwości do zbrojenia betonu. Pręty i walcówka żebrowana. st. bryg. w st. spocz. prof. dr hab. inż. Zoja Bednarek, absolwentka Kijowskiego Instytutu Inżynieryjno-Budowlanego Wydziału Budownictwa Przemysłowego i Miejskiego. W 1968 roku rozpoczęła pracę na Politechnice Warszawskiej jako asystent. W 1973 roku ukończyła czteroletnie Studia Doktoranckie na Wydziale Inżynierii Lądowej Politechniki Warszawskiej. Opublikowała ponad 80 artykułów naukowych w czasopismach krajowych i zagranicznych z dziedziny wytrzymałości materiałów w wysokich temperaturach oraz ratownictwa technicznego. Jest współautorem dwóch skryptów z tego zakresu oraz opracowania książkowego na temat katastrof budowlanych. st. kpt. dr inż. Paweł Ogrodnik, absolwent Wydziału Inżynierii Budowlanej i Sanitarnej Politechniki Lubelskiej (kierunek: budownictwo). W 2001 roku rozpoczął pracę w Zakładzie Mechaniki Stosowanej Szkoły Głównej Służby Pożarniczej. W 2006 roku obronił rozprawę doktorską na temat Wpływ temperatur występujących w czasie pożaru na przyczepność pomiędzy stalą a betonem. Autor/współautor kilkudziesięciu publikacji naukowych opublikowanych w czasopismach, a także prezentowanych na krajowych i międzynarodowych konferencjach naukowych. dr n. tech. Renata Kamocka-Bronisz, od 1996 r. pracownik Zakładu Mechaniki Stosowanej Szkoły Głównej Służby Pożarniczej w Warszawie. Prowadzi badania materiałów konstrukcyjnych w podwyższonych i wysokich temperaturach oraz w niestacjonarnym polu temperatur. Jest autorem/współautorem kilkunastu opublikowanych, oryginalnych prac naukowych, prezentowanych na krajowych i międzynarodowych konferencjach naukowych. mgr inż. Sławomir Bronisz, pracownik dydaktyczny Zakładu Mechaniki Stosowanej Szkoły Głównej Służby Pożarniczej. Autor projektów specjalistycznych stanowisk badawczych, stanowiących wyposażenie Zakładu, umożliwiających badanie wpływu podwyższonej i wysokiej temperatury na parametry wytrzymałościowe materiałów konstrukcyjnych i sprzętu ochrony osobistej strażaka. 73